Báo cáo tiểu luận: Định vị trong nhà sử dụng công nghệ Bluetooth low energy

Võ Minh Phụng<br /> <br /> MSHV: 1670777<br /> <br /> ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA<br /> KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ<br /> BỘ MÔN VIỄN THÔNG<br /> ---------------o0o---------------<br /> <br /> BÁO CÁO TIỂU LUẬN<br /> <br /> ĐỊNH VỊ TRONG NHÀ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ<br /> BLUETOOTH LOW ENERGY<br /> <br /> GVHD: TS. Trịnh Xuân Dũng<br /> HVTH: Võ Minh Phụng<br /> MSHV: 1670777<br /> <br /> TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 1 NĂM 2017<br /> <br /> i<br /> <br /> Võ Minh Phụng<br /> <br /> MSHV: 1670777<br /> <br /> LỜI CẢM ƠN<br /> Để hoàn thành báo cáo tiểu luận này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến<br /> TS. Trịnh Xuân Dũng đã tận tâm hướng dẫn qua từng buổi học trên lớp cũng như<br /> những buổi nói chuyện, trình bày về các lĩnh vực, những nghiên cứu mới về khoa<br /> học công nghệ viễn thông.<br /> Bài báo cáo được thực hiện trong khoảng thời gian gần 2 tuần và tìm hiểu về<br /> công nghệ mới. Do vậy không tránh khỏi những thiếu sót, tôi mong nhận được<br /> những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy và các bạn trong lớp học để kiến thức<br /> của tôi ngày càng được hoàn thiện hơn.<br /> <br /> Tp. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 1 năm 2017.<br /> Sinh viên<br /> Võ Minh Phụng<br /> <br /> ii<br /> <br /> Báo cáo tiểu luận<br /> <br /> SVTH: Võ Minh Phụng<br /> <br /> TÓM TẮT TIỂU LUẬN<br /> Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS) được biết đến với<br /> khả năng định vị rất tốt để chỉ đường đi, hoặc bất kỳ nơi nào trên phạm vi rộng lớn.<br /> Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của hệ thống định vị GPS là trong những trường hợp<br /> cụ thể ví dụ như trong một tòa nhà, vị trí chính xác của một thiết bị so với tòa nhà thì<br /> không thể xác định chính xác được.<br /> Hệ thống định vị trong nhà (Indoor Positioning System - IPS) có khả năng giải<br /> quyết tốt vấn đề này, một trong những thách thức lớn nhất của hệ thống định vị trong<br /> nhà gặp phải là tính ổn định, chi phí cao, công suất tiêu thụ lớn. Việc kết hợp với công<br /> nghệ Bluetooth Low Energy 4.0 (BLE) đã khắc phục được những nhược điểm trên, với<br /> các ưu điểm nỗi bật như: Tiết kiệm năng lượng, tính ổn định cao, cho phép thiết bị<br /> hoạt động trong vài năm chỉ với một viên pin nhỏ bằng đồng xu (Coin-cell Battery).<br /> Tiểu luận này trình bày về “Định vị trong nhà sử dụng công nghệ Bluetooth Low<br /> Energy”, ví dụ như khi bạn bước vào một tiệm sách để tìm một cuốn sách hiếm nào<br /> đó, thay vì phải tìm và hỏi nhân viên bán hàng, bạn chỉ việc sử dụng điện thoại di động<br /> thông minh để tìm tên tựa sách hoặc tên tác giả và rồi một bản đồ trong nhà sách sẽ<br /> xuất hiện và chỉ cho bạn đúng kệ sách có trưng bày cuốn sách cần tìm.<br /> <br /> iii<br /> <br /> Báo cáo tiểu luận<br /> <br /> SVTH: Võ Minh Phụng<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> 1<br /> <br /> 2<br /> <br /> 3<br /> 4<br /> <br /> 5<br /> <br /> 6<br /> <br /> GIỚI THIỆU ...................................................................................................1<br /> 1.1 Tổng quan ....................................................................................................1<br /> 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .................................................2<br /> 1.3 Nhiệm vụ tiểu luận ......................................................................................2<br /> CÔNG NGHỆ BLUETOOTH LOW ENERGY ............................................2<br /> 2.1 Bluetooth Low Energy Protocol Stack........................................................3<br /> 2.2 Các kiểu thiết bị Bluetooth 4.0 ....................................................................5<br /> CÁC CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ TRONG NHÀ HIỆN NAY ..........................5<br /> ĐỊNH VỊ TRONG NHÀ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ BLE ............................6<br /> 4.1 Thuật toán định vị trong nhà .......................................................................7<br /> 4.1.1 Cell of Origin (COO) / Cell ID (CID) ..................................................7<br /> 4.1.2 Signal Level Triangulation ...................................................................8<br /> 4.1.3 Angle of Arrival (AOA) .......................................................................9<br /> 4.2 Nguyên lý hoạt động định vị trong nhà sử dụng BLE ................................9<br /> 4.3 Các ứng dụng định vị trong nhà sử dụng BLE.........................................12<br /> 4.3.1 Các dịch vụ định vị .............................................................................12<br /> 4.3.2 Cảnh sát và lính chữa cháy .................................................................13<br /> 4.3.3 Thư viện, bảo tàng, khu thương mại ..................................................13<br /> KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN....................................................13<br /> 5.1 Kết luận .....................................................................................................13<br /> 5.2 Hướng phát triển .......................................................................................14<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................15<br /> <br /> iv<br /> <br /> Báo cáo tiểu luận<br /> <br /> SVTH: Võ Minh Phụng<br /> <br /> DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA<br /> Hình 2-1: Cấu trúc Bluetooth Low Energy 4.0.......................................................3<br /> Hình 2-2: Các kiểu cấu hình phần cứng .................................................................4<br /> Hình 2-3: Các kiểu thiết bị Bluetooth 4.0 ...............................................................5<br /> Hình 3-1: Các công nghệ định vị trong nhà ............................................................6<br /> Hình 4-1: Công nghệ định vị Cell of Origin ...........................................................7<br /> Hình 4-2: Công nghệ định vị trong nhà Signal Level Triangulation ......................8<br /> Hình 4-3: Công nghệ định vị Angle of Arrival.......................................................9<br /> Hình 4-4: Sử dụng thuật toán Triangulation để xác định vị trí của thiết bị ..........10<br /> Hình 4-5: Mối quan hệ giữa khoảng cách và RSSI ..............................................12<br /> Hình 4-6: Các ứng dụng định vị trong nhà. ..........................................................13<br /> <br /> v<br /> <br />